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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 auf eine
Vorrichtung zum Laden und Entladen optischer Werkstücke, insbesondere
optischer Linsen, für
eine Optikmaschine, mit einem um eine Achse schwenkbar angetriebenen
Ladearm, der in gesteuerten Bewegungsabläufen zwischen einem Werkstückmagazin
und der Bearbeitungsposition auf der Optikmaschine schwenkbar ist
und an seinem äußeren Ende
mit einer Einrichtung zum Aufnehmen und zum Absetzen von Werkstücken versehen
ist. Wenn auch nachfolgend stets vom Laden bzw. Entladen von Werkstücken die
Rede ist, so ist die Vorrichtung doch gleichermaßen auch für den Werkzeugwechsel geeignet.
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Automatische Beladungssysteme für Optikmaschinen
gewinnen angesichts zunehmender Personalkosten mehr und mehr an
Bedeutung. Derartige Beladungssysteme müssen einer großen Werkstückvielfalt,
hohen Genauigkeitsanforderungen und auch kleinen Losgrößen Rechnung
tragen können.
Nach dem Stand der Technik lassen sich drei verschiedene Konstruktionskonzepte
unterscheiden, nämlich
(1) Vorrichtungen mit kurvengesteuerten Ladearmen, (2) Vorrichtungen
mit pneumatisch über
Zylinder und Schwenkrotoren angetriebenen Ladearmen und (3) Vorrichtungen,
welche zum Laden bzw. Entladen die an Optikmaschinen vorhandenen
CNC-Achsen nutzen.
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(1) Kurvengesteuerte Ladearme sind
seit Jahrzehnten im Einsatz (z.B.
DE-PS 12 38 802 ). Derartige kurvengesteuerte
Ladesysteme erfordern einen hohen Rüst- und Justageaufwand, bieten
keine Möglichkeit
zur Beeinflussung der Geschwindigkeit der Bewegung, was bei unterschiedlichen
Werkstückgewichten
sehr wichtig ist, und können
nur festgelegte, nicht veränderbare
Be- und Entladepositionen anfahren.
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(2) Pneumatisch über Zylinder und Schwenkrotoren
angetriebene Ladearme mit mechanischen Anschlägen und Stoßdämpfern finden bis heute an verschiedenen
Optikmaschinen Verwendung. Bekannte Automationssysteme für Optikmaschinen (z.B.
EP 0 090 752 A1 ,
EP 0 175 431 B1 ,
US 2,933,863 ) arbeiten in
vorrichtungs- und wartungstechnisch aufwendiger Weise mit pneumatischen
Antriebselementen. Diese Systeme sind wegen der Kompressibilität der Druckluft
und den an den Pneumatikzylindern auftretenden Stick-Slip-Effekten
mit Nachteilen behaftet. Zwar läßt sich
bei diesen Systemen die Kraft, mit denen das Ladesystem in Bewegung
gesetzt wird, relativ einfach durch eine Begrenzung des Drucks der
Druckluft beschränken,
Schwierigkeiten treten jedoch bei einer äußeren Bewegungsbehinderung
des Ladearms auf. Wenn diese Behinderung entfällt, resultieren nämlich sehr
schnelle Schwenk- oder Linearbewegungen, die entweder zum Abschleudern
der Werkstücke
oder zumindest aber zu einer Verlagerung der Werkstücke und
damit zu einer Veränderung
der Werkstückposition
führen. Weiterhin
verstellen sich bei pneumatisch betriebenen Ladesystemen die Anschläge durch
Verschleiß und/oder
Vibrationen. Die Bewegungsgeschwindigkeit wird durch äußere Einflüsse wie
z.B. den Schmierzustand von Mechanik und Druckluft, die Verschmutzung
der beteiligten mechanischen Elemente oder auch durch die Höhe des Drucks
der Druckluft beeinflußt.
Dies ist besonders kritisch beim Laden von großen, empfindlichen Werkstücken. Zusammenfassend
läßt sich
feststellen, daß die
Genauigkeit und Zuverlässigkeit
des Einlegens von Werkstücken
mittels derartiger Ladesysteme verhältnismäßig gering ist. Hinzu kommt,
daß auch
mit diesen Systemen nur wenige festgelegte Positionen vom Ladearm
angefahren werden können.
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(3) In jüngster Zeit wird zunehmend
versucht, die Beschickung von Optikmaschinen unter Verwendung der
ohnehin vorhandenen CNC-Achsen der Optikmaschine zu bewerkstelligen
(z.B.
DE 198 25 922
A1 ). Die Schlitten der horizontalen Bewegungsachsen werden
dabei über
längere
Wege gefahren, wobei eine an einem der Schlitten angebrachte Kolben-Zylinder-Anordnung
mit Sauger die Werkstücke aus
einem außerhalb
des Bearbeitungsraums der Optikmaschine angeordneten Magazin entnimmt. Diese
Konzeption ist zwar flexibel und arbeitet verhältnismäßig positionsgenau, jedoch
müssen
große Massen über lange
Wege verfahren werden, was verhältnismäßig lange
Wechselzeiten zur Folge hat. Außerdem
können
die CNC-Achsen erst dann für
die Beschickungsvorgänge
herangezogen werden, wenn die eigentlichen Bearbeitungsvorgänge auf
der Optikmaschine zuvor beendet wurden. Eine Vorpositionierung einer
zu bearbeitenden optischen Linse nahe dem Futter der Werkstückspindel
während
der Bearbeitung einer anderen Linse ist nicht möglich. Hinzu kommt, daß die erforderlichen
längeren
Linearachsen die Herstellkosten derartiger Optikmaschinen beträchtlich
erhöhen
und zudem zu größeren und
damit schwereren Maschinen führen.
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Zum Stand der Technik, der sich nicht
einschlägig
mit Optikmaschinen beschäftigt,
seien schließlich
noch die Druckschriften
DE
40 37 773 A1 und
DE
198 30 365 C1 genannt.
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Die
DE 198 30 365 C1 offenbart einen Hubdrehantrieb
mit einer Hubantriebseinheit, die mit einer Drehantriebseinheit
gekoppelt ist. Hierbei umfaßt die
Hubantriebseinheit einen in einem Hubantriebsgehäuse angeordneten Getriebemotor
zum Hubantrieb einer Gewindespindel und die Drehantriebseinheit
einen in einem Drehantriebsgehäuse
angeordneten Getriebemotor zum Drehantrieb einer Abtriebswelle,
die koaxial zueinander angeordnet und durch eine Kopplungseinheit
zum Übertragen
des Hubs auf die Abtriebswelle miteinander verbunden sind. Die Abtriebswelle
selbst kann mit einem Roboterarm verbunden sein, der einen Sauger
zum Aufnehmen und zum Absetzen von z.B. Werkstücken trägt.
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Aus der
DE 40 37 773 A1 ist ein
Schwenkarmroboter mit einer Hub-Dreheinheit bekannt, die eine Pinole
und eine daran angeordnete Greiferaufnahme aufweist, welche um eine
Drehachse drehbar und in vertikaler Richtung längsverschiebbar ist. Die Bauelemente,
die die translatorische und die rotatorische Bewegung der Pinole
bewirken, werden in diesem Stand der Technik nicht näher beschrieben.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Laden und Entladen optischer
Werkstücke,
insbesondere optischer Linsen, bereitzustellen, welche unter Vermeidung
der aufgeführten
Nachteile der bisherigen Systeme einen kompakten und einfachen Aufbau
besitzt sowie mit hoher Lade- und
Entladegenauigkeit zuverlässig
arbeitet.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch
1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte bzw. zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 10.
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Erfindungsgemäß ist bei einer Vorrichtung zum
Laden und Entladen optischer Werkstücke für eine Optikmaschine, die einen
um eine Achse schwenkbar angetriebenen Ladearm aufweist, der in gesteuerten
Bewegungsabläufen
zwischen einem Werkstückmagazin
und der Bearbeitungsposition auf der Optikmaschine schwenkbar ist
und an seinem äußeren Ende
mit einer Einrichtung zum Aufnehmen und zum Absetzen von Werkstücken versehen
ist, die Schwenkachse des Ladearms die Mittelachse einer in beiden
Drehrichtungen drehend und in beiden Achsrichtungen linear hubbeweglich
durch Antriebselemente antreibbaren sowie dreh- und verschiebbar
in Führungselementen
geführten
Spindel, an welcher der Ladearm befestigt ist, wofür die Spindel
sowohl als Keilwelle als auch als Gewindespindel ausgebildet ist
und durch zwei ortsfest angebrachte, die Führungselemente bildende und
drehbar gelagerte Mutterelemente hindurchgeführt ist, von denen ein Mutterelement
mit der Keilwelle und das andere Mutterelement mit der Gewindespindel
eingreift, wobei die Mutterelemente über die Antriebselemente einzeln
oder gleichzeitig, gegenläufig
oder gleichläufig drehend
antreibbar sind.
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Für
die Erfindung wesentlich ist somit die Verwendung einer mit mehreren
sich überlagernden Bewegungsfreiheitsgraden
ausgestatteten besonderen Spindel, deren Bewegungsabläufe vorzugsweise unabhängig von
der Steuerung der auf der Optikmaschine ablaufenden Bearbeitungsvorgänge frei
programmiert werden können.
Diese Spindel führt
und steuert in kompakter, einfacher und stabiler Weise alle Bewegungen
des Ladearms, d.h. sowohl dessen Hub- als auch dessen Rotationsbewegungen,
ohne daß wegbegrenzende
Anschläge
zum Einsatz gelangen. Auf diese Weise können auch beliebige Zwischenpositionen
von dem Ladearm angefahren werden, an denen die Vorrichtung mit
Einrichtungen für zusätzliche
Arbeitsvorgänge,
wie Vorzentrieren, Wenden bzw. Drehen, Messen oder Waschen der Linse
ausgerüstet
werden kann. Da der Ladearm in jede Richtung über beliebig lange oder kurze Schwenk-
bzw. Hubwege geführt
werden kann, können
alle Be wegungsabläufe
weg- und damit zeitoptimiert erfolgen. Eine für die Zwecke der Erfindung
einsetzbare Spindel ist im Handel unter der Bezeichnung "Ball-Screw-Spline" des Typs BNS von
der Firma THK Co., Ltd., Tokio, Japan erhältlich. Erwähnt sei in diesem Zusammenhang
schließlich
noch, daß es
sich bei der Einrichtung, die am Ladearm zum Aufnehmen und zum Absetzen
von Werkstücken
vorgesehen ist, beispielsweise um ein vakuumbetriebenes Saugelement
oder ein druckluftbetriebenes Greif- oder Spannelement handeln kann,
welches an sich bekannt ist.
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Gemäß dem Patentanspruch 2 ist
die Spindel mit dem Ladearm, ihren Antriebselementen und ihren Führungselementen
an einem Rahmen angebracht, der an eine Optikmaschine als autarker
Systemträger
in definierter Lage zu der Werkstückspindel der Optikmaschine
so andockbar ist, daß sich
die Werkstückspindel
der Optikmaschine auf dem Schwenkkreis der Einrichtung des Ladearms
befindet. Somit kann die Vorrichtung an beliebigen Optikmaschinen,
wie z.B. Feinschleif-, Polier- oder Zentriermaschinen – auch durch
nachträglichen
Anbau – als
Ladesystem zum Einsatz gelangen. Der Rahmen der Vorrichtung wird
dabei an der Vorderseite der jeweiligen Optikmaschine angedockt
und kann als autarker Systemträger
alle mechanischen Elemente, wie auch die elektronische Steuerung,
die Bedien- und Anzeigeelemente (Tastatur/Bildschirm) und die Pneumatik
für die
am Ladearm vorgesehene Einrichtung zum Aufnehmen und zum Absetzen
von Werkstücken
mitbringen.
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Entsprechend dem Patentanspruch 3
ist der Rahmen an seinem unteren Ende über Schwenkzapfen und an seinem
oberen Ende über
zur einfachen Herbeiführung
der Achsparallelität
zwischen der Spindel und der Werkstückspindel der Optikmaschine
justierbare Anschläge
und Schrauben an die Optikmaschine andockbar. Dadurch kann die Vorrichtung
nach Lösen
der Schrauben nach vorne weggeschwenkt werden, wodurch z.B. die
Werkstückspindel
der Optikmaschine für
Wartungs- und Reparaturzwecke ungehindert durch die Vorrichtung
gut zugänglich
ist.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Vorrichtung
ist das erste der beiden Mutterelemente mittels des zugehörigen Stützlagers
oben am Rahmen befestigt, während
das zweite Mutterelement mittels des zugehörigen Stützlagers mit dem ersten Mutterelement
axial fluchtend unten am Rahmen befestigt ist, wobei beiden Mutterelementen
jeweils ein am Rahmen befestigter Antriebsmotor, vorzugsweise Schrittmotor,
zugeordnet ist, der über
einen Zahnriemen mit einer an dem zugehörigen Mutterelement koaxial
befestigten Riemenscheibe in Antriebsverbindung steht, wie im Patentanspruch
4 angegeben ist.
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Nach der Lehre des Patentanspruchs
5 ist am unteren Ende der durchgehend hohl ausgebildeten Spindel
eine Drehdurchführung
angebracht, durch welche hindurch Vakuum an die Einrichtung des
Ladearms anlegbar und/oder Druckluft zu dieser Einrichtung fährbar ist.
Durch Nutzung der Spindel selbst als Zuführ- oder Leitorgan erfolgt
somit auf einfache Weise die pneumatische Beaufschlagung der Einrichtung
am Ladearm.
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Gemäß dem Patentanspruch 6 sind
an dem Rahmen der Vorrichtung vorzugsweise zwei Magazine für Roh- und
Fertigwerkstücke
angebracht, deren Entnahme- und Absetzpositionen sich auf dem Schwenkkreis
der Einrichtung des Ladearms befinden. In diesen Magazinen sind
die zu bearbeitenden oder schon bearbeiteten Werkstücke so untergebracht,
daß sie
in die jeweilige Entnahmeposition hinein bzw. aus der Absetzposition
heraus geführt
werden können.
Vorzugsweise sind die Magazine wie im Patentanspruch 7 angegeben
ausgebildet, gemäß dem es
sich bei beiden Magazinen um drehbare, ggf. auswechselbare Tellermagazine
handelt, die sich in symmetrischer Anordnung seitlich von und von
der Vorderseite her gesehen vor der Spindel befinden, deren Drehachsen
parallel zur Spindel ausgerichtet sind und denen jeweils ein am
Rahmen befestigter, frei programmierbarer und indexierbarer Antrieb
zugeordnet ist. Somit ist in vorteilhafter Weise eine gute Anpassungsfähigkeit
an unterschiedlichste Werkstückgrößen und
-geometrien gegeben.
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Den jeweiligen Erfordernissen entsprechend kann
zwischen den beiden Magazinen eine mit ihrer Mitte auf dem Schwenkkreis
der Einrichtung des Ladearms befindliche Zentrierstation für die Werkstücke am Rahmen
angebracht sein, wie im Patentanspruch 8 angegeben ist. Mit Hilfe
einer solchen an sich bekannten Zentrierstation können toleranzbehaftete Werkstücke nach
Entnahme aus dem Rohteilmagazin vorzentriert werden, um ein exaktes
Einlegen des Werkstücks
in das Futter der Werkstückspindel
zu ermöglichen.
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Auch kann die Vorrichtung entsprechend dem
Patentanspruch 9 eine am Rahmen auf dem Schwenkkreis der Einrichtung
des Ladearms befindlich angebrachte Werkstückwendeeinrichtung aufweisen.
Dadurch ist es möglich,
die Vorrichtung auch zur Beschickung einer Optikmaschine für beidseitige Flächenbearbeitung
am Werkstück
einzusetzen.
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Schließlich kann in Weiterführung des
Erfindungsgedankens nach dem Patentanspruch 10 der Ladearm als V-förmiger Doppelarm
ausgebildet sein, mit jeweils an den Armenden angebrachten, auf
demselben Schwenkkreis befindlichen Einrichtungen zum Aufnehmen
und Absetzen von Werkstücken,
die unabhängig
voneinander mit einer Vakuum- und/oder Druckluftquelle verbindbar
sind. Durch diese Maßnahme
kann ein besonders schneller Werkstückwechsel realisiert werden,
beispielsweise indem die an dem einen Armende befindliche Einrichtung
ein Rohwerkstück
und die am anderen Armende befindliche Einrichtung ein Fertigwerkstück transportieren. In
diesem Fall sind durch die gemäß dem Patentanspruch
6 hohl ausgebildete Spindel zwei getrennte Pneumatikleitungen zu
führen,
um die beiden Einrichtungen an den Armenden zu unterschiedlichen Zeitpunkten
beaufschlagen zu können.
Zu diesem Zweck kann in die Spindel ein Rohr ggf. in konzentrischer
Anordnung zur Spindel eingefügt
werden, wobei der Innenraum des Rohrs und der Ringraum zwischen
Außenumfangsfläche des
Rohrs und Spindelinnenwand voneinander getrennt über die Drehdurchführung mit
Vakuum und/oder Druckluft beaufschlagbar sind.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügte
schematische Zeichnung näher
erläutert.
Darin zeigen:
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1 eine
Vertikalschnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang der
Schnittverlaufslinie I-I in 2,
welche an eine Optikmaschine angedockt ist, von der lediglich ein
Teilbereich abgebrochen dargestellt ist,
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2 eine
teilweise aufgebrochene Vorderansicht der Vorrichtung gemäß 1, wobei der Ladearm der
Vorrichtung an seinem Ende eine gegenüber der 1 anders ausgebildete Einrichtung zum Aufnehmen
und zum Absetzen von Werkstücken trägt, und
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3 eine
abgebrochene Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 1, wobei oberhalb der Magazine zusätzlich noch
eine Quertraverse vorgesehen ist, welche einstellbare Arme zur Orientierung
von im linken Magazin befindlichem Schüttgut auflagert.
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Die Figuren zeigen den Einsatz einer
Vorrichtung zum Laden und Entladen optischer Werkstücke an der
Vorderseite einer Optikmaschine 10, im dargestellten Ausführungsbeispiel
einer Schleifmaschine für
optische Einzellinsen. Die Optikmaschine
10 hat gemäß den 1 und 3 eine vertikal verlaufende, mit einer
Werkstückaufnahme
bzw. Spannzange 12 in einen Bearbeitungsbereich 14 der
Optikmaschine 10 hineinragende Werkstückspindel 16. Die
Werkstückspindel 16 ist
ebenso wie eine der Werkstückspindel 16 im
Bearbeitungsbereich 14 gegenüberstehende Werkzeugspindel 18,
die im dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Topfwerkzeug 20 trägt,
auf in den Figuren nicht dargestellte Weise in einem Maschinengestell 22 der
Optikmaschine 10 gelagert.
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An das Maschinengestell 22 ist
auf noch zu beschreibende Weise die Vorrichtung zum Laden und Entladen
optischer Werkstücke
angedockt, welche einen um eine Achse A schwenkbar angetriebenen
Ladearm 24 aufweist. Der Ladearm 24 ist in gesteuerten
Bewegungsabläufen
zwischen mindestens einem, im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Werkstückmagazinen 26, 28 und
der Bearbeitungsposition auf der Optikmaschine 10, d.h.
einer in dem Bearbeitungsbereich 14 befindlichen Position
zwischen der Werkstückspindel 16 und
der Werkzeugspindel 18 schwenkbar. Am äußeren Ende des Ladearms 24 ist
eine Einrichtung 30 zum Aufnehmen und zum Absetzen von
Werkstücken
vorgesehen, die – wie
in 1 dargestellt – ein vakuumbetriebenes Saugelement
oder auch – wie
in 2 gezeigt – ein druckluftbetriebenes
Greif- oder Spannelement
aufweisen kann. Diese Elemente sind an sich bekannt und werden deshalb
nicht näher
beschrieben. Wesentlich ist, daß die
Schwenkachse A des Ladearms 24 die Mittelachse einer in
beiden Drehrichtungen D+ bzw. D– (vergl. 3) drehend und in beiden
Achsrichtungen X+ bzw. X– (siehe 1 und 2) linear hubbeweglich durch Antriebselemente 32, 34 antreibbaren
sowie dreh- und verschiebbar in Führungselementen 36, 38 geführten Spindel 40 ist,
an deren oberen Ende der Ladearm 24 befestigt ist, wie
noch näher
erläutert
werden wird.
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Wie deutlich den 1 und 2 zu
entnehmen ist, hat die hier modular aufgebaute Vorrichtung einen als
Schweißkonstruktion ausgebildeten
Rahmen 42, an dem die Spindel 40 mit dem Ladearm 24,
ihren Antriebselementen 32 bzw. 34 und ihren Führungselementen 36 bzw. 38 angebracht
ist. Der Rahmen 42 ist als autarker Systemträger an eine
beliebige Optikmaschine 10 in definierter Lage zu der Werkstückspindel 16 der
Optikmaschine 10 so andockbar, daß sich die Mittelachse der
Werkstückspindel 16 der
Optikmaschine 10 auf dem Schwenkkreis K der Einrichtung 30 des
Ladearms 24 befindet.
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Gemäß den 1 und 2 hat
der außerordentlich
stabil ausgebildete Rahmen 42 eine vertikal verlaufende
Wand 44, die über
die gesamte Breite des Rahmens 42 geht und in 2 zu beiden Seiten mit jeweils
einer Seitenwange 46 verschweißt ist. Die Wand 44 ist
weiterhin an ihrem in den 1 und 2 oberen Ende mit einem sich
von der Wand 44 horizontal nach vorne erstreckenden, über die
gesamte Breite des Rahmens 42 verlaufenden Flanschabschnitt 48 für u.a. das
obere Antriebselement 32 der Spindel 40 verschweißt, während am
unteren Ende der Wand 44 ein sich ebenfalls horizontal
nach vorne erstreckender, schmalerer Flanschabschnitt 50 für das untere
Antriebselement 34 der Spindel 40 angeschweißt ist.
Auf der Rückseite
der Wand 44 ist ferner nahe dem oberen bzw. unteren Ende
der Wand 44 jeweils ein in 2 gestrichelt
dargestellter, ebenfalls horizontal verlaufender Flanschabschnitt 52 bzw. 54 für das obere
bzw. untere Führungselement 36, 38 der
Spindel 40 angeschweißt.
Die Wand 44 ist schließlich
mittels Verstärkungsrippen 56 ausgesteift.
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Die mittels in 2 diagonal verlaufenden Versteifungselementen 58 gegenüber den
unteren Verstärkungsrippen 56 an
der Wand 44 ausgesteiften, schmaleren unteren Enden der
Seitenwangen 46 sind zur Ausbildung von Schwenklagern am
unteren Ende des Rahmens 42 mit Hülsenabschnitten 60 versehen,
welche von Schwenkzapfen 62 durchgriffen werden. Die Schwenkzapfen 62 sind
drehbar an Lagerböcken 64 gelagert,
welche mittels Schrauben 66 fest mit dem Maschinengestell 22 der
Optikmaschine 10 verbunden sind. An den Hülsenabschnitten 60 sind
schließlich
Anschläge 68 befestigt,
welche mit an den Lagerböcken 64 angebrachten
Leisten 70 zusammenwirken, um ein weiteres Verschwenken des
Rahmens 42 um die Schwenkzapfen 62 gegen den Uhrzeigersinn
in 1 zu verhindern,
wenn der Rahmen 42 etwa für Wartungsarbeiten an der Werkstückspindel 16 bereits
in eine im wesentlichen horizontale Lage verschwenkt wurde.
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Wie die 2 zeigt, sind am oberen Ende des Rahmens 42 zu
beiden Seiten Ohrenabschnitte 72 vorgesehen, welche an
der jeweils zugehörigen Seitenwange 46 befestigt
und gegenüber
dieser mit jeweils einem Versteifungselement 74 abgestützt sind.
Zur Herbeiführung
der aus der 1 ersichtlichen
Achsparallelität
zwischen der Spindel 40 und der Werkstückspindel 16 der Optikmaschine 10 sind justierbare
Anschläge
in Form von Stellschrauben 76 vorhanden, die in zugeordnete
Gewindebohrungen in den Ohrenabschnitten 72 eingeschraubt
sind. Zur Lagefixierung des Rahmens 42 nach Einstellung
der Stellschrauben 76 sind die Ohrenabschnitte 72 mit dem
Maschinengestell 22 der Optikmaschine 10 mittels
Schrauben 78 verschraubt. Es ist ersichtlich, daß der Rahmen 42 etwa
für Wartungszwecke
an der Optikmaschine 10 nach Lösen der Schrauben 78 um die Schwenkzapfen 62 nach
vorne bzw. in 1 gegen den
Uhrzeigersinn vom Maschinengestell 22 weggeschwenkt werden
kann, bis, wie oben bereits erwähnt,
die Anschläge 68 des
Rahmens 42 an den Leisten 70 der Lagerböcke 64 zur
Anlage gelangen.
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Wie in 1 gut
zu erkennen ist, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die Spindel 40 über ihren
Hubweg durchgehend sowohl als Keilwelle (Keilnuten 80)
als auch als Gewindespindel (Gewinde 82) ausgebildet und
durch zwei mit gegenseitigem Vertikalabstand über Stützlager 84, 86 ortsfest
angebrachte, unterschiedliche, die Führungselemente 36 bzw. 38 bildende
und an ihren Stützlagern 84 bzw. 86 drehbar
gelagerte Mutterelemente 88 und 90 hindurchgeführt. Hierbei
greift eines der Mutterelemente 88, 90 mit der
Keilwelle (Keilnuten 80) ein, während das andere der Mutterelemente 88, 90 mit
der Gewindespindel (Gewinde 82) eingreift, wobei die Mutterelemente 88, 90 über getrennte
Antriebselemente 32, 34 einzeln oder gleichzeitig,
gegenläufig
oder gleichläufig
drehend antreibbar sind. Je nachdem, ob die Mutterelemente 88, 90 einzeln
oder gleichzeitig, gegenläufig
oder gleichläufig
angetrieben werden, erfolgt eine axiale Hub- (X+)
oder Absenkbewegung (X–), eine radiale Schwenkbewegung
im (D+) oder gegen den Uhrzeigersinn (D–)
oder eine überlagerte
Bewegung, d.h. eine Spiralbewegung des starr am oberen Ende der
Spindel 40 befestigten Ladearms 24. Dieser von
der Firma THK Co., Ltd., Tokio, Japan, unter der Bezeichnung "Ball-Screw-Spline" des Typs BNS erhältliche
Antrieb bietet somit gleichzeitig die Funktionen einer Kugelumlaufspindel
und einer Keilwellenführung.
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Gemäß den 1 und 2 ist
das erste 88 der beiden Mutterelemente 88, 90 mittels
des zugehörigen
Stützlagers 84 oben
am Rahmen 42, nämlich
am Flanschabschnitt 52 befestigt, während das zweite Mutterelement 90 mittels
des zugehörigen
Stützlagers 86 mit
dem ersten Mutterelement 88 axial fluchtend unten am Rahmen 42,
nämlich
am Flanschabschnitt 54 befestigt ist. Beiden Mutterelementen 88, 90 ist
jeweils ein am Rahmen 42, genauer am Flanschabschnitt 48 bzw. 50 des
Rahmens 42 befestigter, das jeweilige Antriebselement 32, 34 bildender
Antriebsmotor 92, 94 zugeordnet, bei dem es sich
vorzugsweise um einen Schrittmotor handelt. Der jeweilige Antriebsmotor 92, 94 steht über einen
Zahnriemen 96 mit einer an dem zugehörigen Mutterelement 88 bzw. 90 koaxial
befestigten Riemenscheibe 98 in Antriebsverbindung. Zu
erwähnen
ist in diesem Zusammenhang noch, daß unterhalb der in den 1 und 2 unteren Riemenscheibe 98 eine
Nockenscheibe 100 befestigt ist, der ein mittels eines
Halteblechs 102 am Flanschabschnitt 54 des Rahmens
42 angebrachter
Induktivtaster 104 zugeordnet ist, welcher zur Steuerung
der Vorrichtung der Ermittlung eines Referenzwerts für die Winkelposition
der Spindel 40 dient.
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Am unteren Ende der durchgehend hohl
ausgebildeten Spindel 40 ist eine Drehdurchführung 106 angebracht,
durch welche hindurch je nach Ausbildung der am Ladearm 24 vorgesehenen
Einrichtung 30 zum Aufnehmen und zum Absetzen von Werkstücken Vakuum
an die Einrichtung 30 anlegbar und/oder Druckluft zu dieser
Einrichtung 30 fährbar ist.
Der Drehdurchführung 106 gegenüberliegend
ist ein weiterer Induktivtaster 108 am Halteblech 102 befestigt,
welcher zur Steuerung der Vorrichtung der Ermittlung eines Referenzwerts
für die
Hubposition der Spindel 40 dient.
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Wie insbesondere die 3 zeigt, sind an dem Rahmen 42 die
zwei Magazine 26, 28 für Roh- und Fertigwerkstücke angebracht,
deren Entnahme- und Absetzpositionen sich auf dem Schwenkkreis K der
Einrichtung 30 des Ladearms 24 befinden. Beide Werkstückmagazine 26, 28 sind
als drehbare Tellermagazine ausgebildet, mit ggf. auswechselbaren Magazintellern 110,
welche jeweils im wesentlichen aus einer dünnen, lasergeschnittenen Blechplatte bestehen,
die auf den jeweiligen Werkstückdurchmesser
abgestimmt preiswert herstellbar ist. Jeder Magazinteller 110 ist
an einer Welle 112 befestigt, welche in einem zugeordneten
Lagergehäuse 114 mittels
nicht dargestellter Lager drehbar gelagert ist, wie insbesondere
die 2 zeigt. Die Lagergehäuse 114 selbst
sind oben am Flanschabschnitt 48 des Rahmens 42 derart
angeflanscht, daß die
Werkstückmagazine 26, 28 sich
in symmetrischer Anordnung seitlich von und von der Vorderseite
her gesehen vor der Spindel 40 befinden, während die
Drehachsen B der Werkstückmagazine 26, 28 parallel
zur Spindel 40 ausgerichtet sind. Jedem Werkstückmagazin 26, 28 ist
ein an der Unterseite des Flanschabschnitts 48 des Rahmens 42 befestigter,
frei programmierbarer und indexierbarer An trieb 116, 118 zugeordnet,
mit dem die jeweilige Welle 112 über eine nicht näher dargestellte
Kupplung wirkverbunden ist, welche über eine Aussparung 120 im
jeweiligen Lagergehäuse 114 zugänglich ist.
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In der 3 sind
zwei verschiedene Ausführungen
der Werkstückmagazine 26, 28 dargestellt. Während an
dem rechten, zur Aufnahme von Fertigwerkstücken vorgesehenen Werkstückmagazin 28 den
Fertigwerkstücken
jeweils eine definierte Ablageposition 122 zugeordnet ist,
ist das linke, zur Aufnahme von Rohwerkstücken vorgesehene Werkstückmagazin 26 als
Schüttgutmagazin
ausgebildet. Hierin werden kleine, nicht-orientierte Linsen geladen,
welche bei einer Drehung des Magazintellers 110 mittels
Abweis- oder Ausrichtarmen 124, die an einer an den Wellen 112 gelagerten
Quertraverse 126 einstellbar befestigt sind, zur Vorpositionierung für die Aufnahme
durch die Einrichtung 30 am Ladearm 24 auf einen
Aufnahmekreis S am Magazinteller 110 geleitet werden. Für den Fachmann
ist ersichtlich, daß infolge
der Flexibilität
der Spindel 40, d.h. deren Vermögen, mit dem Ladearm 24 eine
beliebige Position auf dem Schwenkkreis K anzufahren, auch andere,
z.B. größere Werkstückmagazine
Verwendung finden können.
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Die 1 und 3 zeigen schließlich noch,
daß den
jeweiligen Erfordernissen entsprechend zwischen den beiden Werkstückmagazinen 26, 28 eine mit
ihrer Mitte auf dem Schwenkkreis K der Einrichtung 30 des
Ladearms 24 befindliche Zentrierstation 128 für die Werkstücke am Rahmen 42 bzw.
an einer mit dem Rahmen 42 fest verbundenen Blechabdeckung 130 angebracht
sein kann. Hierbei kann es sich um einen handelsüblichen, pneumatisch getriebenen
3-Finger-Greifer handeln, dessen Zustand (geöffnet bzw. geschlossen) für die Steuerung
der Vorrichtung mittels eines in 1 gezeigten
Induktivtasters 132 überwachbar
ist. Weiterhin kann gemäß 3 am Rahmen 42 bzw.
an der Blechabdeckung 130 des Rahmens 42 eine
Werkstückwendeeinrichtung 134 auf
dem Schwenkkreis K der Einrichtung 30 des Ladearms 24 befindlich
angebracht sein, die für eine
beidseitige Flächenbearbeitung
ein Wenden der zu bearbeitenden Linse, d.h. ein Drehen um 180° gestattet.
Derartige Wendeeinrichtungen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt,
so daß deren
Aufbau hier nicht näher
beschrieben werden muß.
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Das Programmieren der obigen, in
allen Bewegungen vorzugsweise CNC-gesteuerten Vorrichtung geschieht
auf einfache Weise mittels einer SPS mit Dialog-Menü, Tastatur
und Anzeige (nicht dargestellt). Hierdurch lassen sich verschiedene,
einmal bevorzugt durch Teach-In-Betrieb programmierte Lade- bzw.
Entladevorgänge
abspeichern und jederzeit wieder aufrufen. Grundsätzlich ist
es möglich
auch die Linsenhöhe
im Teach-In-Betrieb mit entsprechender Sensierung durch das am Antrieb
auftretende Drehmoment zu erfassen und die entsprechende Höhenposition
für etwa
die Linsenaufnahme einzulernen. Insgesamt gestattet die wie beschrieben
ausgebildete Vorrichtung mit einer entsprechenden Steuerung eine
Optimierung aller Beschleunigungs- und Bremsrampen der über der
Zeit aufgetragenen Lade- bzw.
Entladebewegungen entsprechend dem jeweiligen Werkstückgewicht
und den jeweiligen Haltekräften
der Einrichtung am Ladearm, wodurch sowohl ein sehr schneller Ladeprozeß als auch
ein exaktes, zuverlässiges
und wiederholbares Laden bzw. Entladen gewährleistet werden kann. Durch
die mittels des Rahmens geschaffene Möglichkeit, die beschriebene Vorrichtung
an verschiedenen Optikmaschinen auch nachträglich einzusetzen, ergibt sich
eine sehr hohe Flexibilität
ebenfalls in Bezug auf die Werkstückgröße (so können etwa Linsen von unter
1 mm Durchmesser bis über
100 mm Durchmesser problemlos ge- bzw. entladen werden) und somit
ein sehr großer Anwendungsbereich
bei kleinen Losgrößen wie
auch in der Massenproduktion.
-
Es wird eine Vorrichtung zum Laden
und Entladen optischer Werkstücke,
insbesondere optischer Linsen, für
eine Optikma schine offenbart. Die Vorrichtung hat einen um eine
Achse schwenkbar angetriebenen Ladearm, der in gesteuerten Bewegungsabläufen zwischen
einem Werkstückmagazin und
der Bearbeitungsposition auf der Optikmaschine schwenkbar ist und
an seinem äußeren Ende
mit einer Einrichtung zum Aufnehmen und zum Absetzen von Werkstücken versehen
ist. Erfindungsgemäß ist die
Schwenkachse des Ladearms die Mittelachse einer in beiden Drehrichtungen
drehend und in beiden Achsrichtungen linear hubbeweglich durch Antriebselemente
antreibbaren sowie dreh- und
verschiebbar in Führungselementen
geführten
Spindel, an welcher der Ladearm befestigt ist. Im Ergebnis wird
eine Vorrichtung geschaffen, welche unter Vermeidung der Nachteile
bisheriger Ladesysteme einen kompakten und einfachen Aufbau besitzt
sowie mit hoher Lade- und Entladegenauigkeit zuverlässig und schnell
arbeitet.
-
- 10
- Optikmaschine
- 12
- Werkstückaufnahme
- 14
- Bearbeitungsbereich
- 16
- Werkstückspindel
- 18
- Werkzeugspindel
- 20
- Topfwerkzeug
- 22
- Maschinengestell
- 24
- Ladearm
- 26
- Werkstückmagazin
- 28
- Werkstückmagazin
- 30
- Einrichtung
zum Aufnehmen/Absetzen von Werkstücken
- 32
- Antriebselement
- 34
- Antriebselement
- 36
- Führungselement
- 38
- Führungselement
- 40
- Spindel
- 42
- Rahmen
- 44
- Wand
- 46
- Seitenwange
- 48
- Flanschabschnitt
- 50
- Flanschabschnitt
- 52
- Flanschabschnitt
- 54
- Flanschabschnitt
- 56
- Verstärkungsrippe
- 58
- Versteifungselement
- 60
- Hülsenabschnitt
- 62
- Schwenkzapfen
- 64
- Lagerbock
- 66
- Schraube
- 68
- Anschlag
- 70
- Leiste
- 72
- Ohrenabschnitt
- 74
- Versteifungselement
- 76
- Stellschraube
- 78
- Schraube
- 80
- Keilnut
- 82
- Gewinde
- 84
- Stützlager
- 86
- Stützlager
- 88
- Mutterelement
- 90
- Mutterelement
- 92
- Antriebsmotor
- 94
- Antriebsmotor
- 96
- Zahnriemen
- 98
- Riemenscheibe
- 100
- Nockenscheibe
- 102
- Halteblech
- 104
- Induktivtaster
- 106
- Drehdurchführung
- 108
- Induktivtaster
- 110
- Magazinteller
- 112
- Welle
- 114
- Lagergehäuse
- 116
- Antrieb
- 118
- Antrieb
- 120
- Aussparung
- 122
- Ablageposition
- 124
- Ausrichtarm
- 126
- Quertraverse
- 128
- Zentrierstation
- 130
- Blechabdeckung
- 132
- Induktivtaster
- 134
- Werkstückwendeeinrichtung
- A
- Schwenkachse
- B
- Drehachse
- D+
- Drehrichtung
- D–
- Drehrichtung
- K
- Schwenkkreis
- S
- Aufnahmekreis
- X+
- Achsrichtung
- X–
- Achsrichtung